Forschung & Entwicklung

PROJEKTOPTI ALLOY

Mechanisches Verhalten von binären Aluminium-Silizium-Legierungen unter Last


Aluminium-Silizium-Gusslegierungen finden sich heute in vielen alltäglichen Anwendungen wieder. Die technologischen Vorteile des Legierungssystems führen dazu, dass der Werkstoff zunehmend zur Herstellung thermisch und mechanisch hochbelasteter Komponenten bei gleichzeitigem Wunsch nach Leichtbau eingesetzt wird. In Folge dessen müssen Gefügestrukturen und damit verbunden die mechanischen Eigenschaften für die Auslegung solcher Bauteile immer genauer modelliert und prognostiziert werden.

Im Rahmen des Forschungsvorhabens wird eine virtuelle Möglichkeit zur anwendungsspezifischen Legierungsauswahl geschaffen. Hierzu wird eine bestehende Mikrospannungssimulation um ein Versagensmodell für unterschiedliche industriell eingesetzte Al-Si-Legierungen erweitert. Dies ermöglicht die einsatztemperaturabhängige Berechnung wesentlicher mechanischer Kennwerte dieser Werkstoffe auf Basis der mikrostrukturellen Eigenschaften. Das thermomechanische Verhalten sowie die Rissentstehung und -fortpflanzung wird mit adäquaten wissenschaftlichen Methoden, wie der Neutronendiffraktometrie analysiert.

Durch inverse Parameteridentifikationsmethoden werden Material- und Simulationsmodelle anhand von experimentellen Ergebnissen kalibriert und validiert. Die Mikrostruktursimulation birgt insbesondere das Potential, Belastungsspitzen im Gefüge zu ermitteln und Lastpfade im Bauteil zu identifizieren.

© TUM / Georg Baumgartner
© TUM / Georg Baumgartner
© TUM / Georg Baumgartner

MOTIVATION

  • Aluminium-Silizium-Gusslegierungen für hochbelastete Motorkomponenten
  • Erfordernis für präzise Vorhersage von mechanischen Eigenschaften
  • Bedarf an virtueller Möglichkeit der anwendungsspezifischen Legierungsauswahl

 

VORGEHENSWEISE 

  • Experimentelle Bestimmung von phasenspezifischen thermomechanischen Eigenschaften
  • Aufbau eines Multiphasenmodells zur simulativen Abbildung von Verformungen und Spannungen
  • Erweiterung des Simulationsmodells um ein phasenspezifisches Versagensmodell

 

ZIELE 

  • Virtuelle Abbildung des legierungsspezifischen mechanischen Verhaltens unter Last
  • Reduzierung des experimentellen Aufwands in der Legierungsauswahl
  • Bewertungsmöglichkeit der Interaktion unterschiedlicher Phasen innerhalb eines Bauteils


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